FR3010088A1

FR3010088A1 - BATCH PROCESS FOR THE RECYCLING OF ARTICLES OF PLASTIC MATERIAL

Info

Publication number: FR3010088A1
Application number: FR1358408A
Authority: FR
Inventors: Francesco Tarantino
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-06
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: FR3010088B1

Abstract

Procédé batch pour le recyclage d'articles en matière plastique contenant des fibres, selon lequel : - (des fragments de) ces articles sont dissous dans un solvant pour la matière plastique à l'intérieur d'un dissolveur-filtre comprenant une enceinte fermée et un filtre - la solution ainsi obtenue est éliminée de l'enceinte tandis que les fibres sont retenues sur le filtre - les fibres sont lavées à l'aide de solvant frais et la solution de lavage ainsi obtenue est stockée dans un réservoir tampon pour pouvoir être utilisée à la dissolution d'un batch suivant caractérisé en ce que le dissolveur-filtre et/ou le réservoir tampon est équipé d'une double enveloppe.A batch process for recycling fiber-containing plastic articles, wherein: - (fragments of) these articles are dissolved in a solvent for the plastic material inside a dissolver-filter comprising a closed chamber and a filter - the solution thus obtained is removed from the chamber while the fibers are retained on the filter - the fibers are washed with fresh solvent and the washing solution thus obtained is stored in a buffer tank to be able to be used at the dissolution of a next batch characterized in that the dissolver-filter and / or the buffer tank is equipped with a double envelope.

Description

- 1 - Procédé batch pour le recyclage d'articles en matière plastique La présente invention concerne un procédé batch pour le recyclage (de fragments) d'articles en matière plastique. Les matières plastiques sont abondamment utilisées sous des formes diverses, principalement à l'état solide, pour la fabrication d'articles variés, souples ou rigides, tels que par exemple des bâches, des tissus enduits et autres éléments pour l'habillage intérieur de véhicules, des tuyaux, des blisters (emballages pharmaceutiques), des châssis de fenêtres ou des câbles électriques à isolation polymérique. Toutefois, il arrive souvent qu'à un moment donné de leur existence, ils soient en solution dans un solvant dont il faut alors les extraire. Ainsi, on est confronté à des solutions de polymère à la fin de certains procédés de polymérisation (dits "en solution"), au cours de certains procédés de recyclage, lors du nettoyage de certaines installations de fabrication d'objets ou de peintures à base de polymères...The present invention relates to a batch process for the recycling (of fragments) of articles made of plastic material. Plastics are widely used in various forms, mainly in the solid state, for the manufacture of various items, flexible or rigid, such as for example tarpaulins, coated fabrics and other elements for the interior trim of vehicles , pipes, blisters (pharmaceutical packaging), window frames or electrical cables with polymeric insulation. However, it often happens that at a given moment of their existence, they are in solution in a solvent from which it is then necessary to extract them. Thus, we are confronted with polymer solutions at the end of certain polymerization processes (called "in solution"), during certain recycling processes, during the cleaning of certain object-making or paint-based installations. of polymers ...

Ainsi, différents procédés de recyclage de matières plastiques basés sur une dissolution au moyen de solvants organiques ont été proposés. La demande de brevet EP 945481 au nom de la demanderesse propose par exemple un procédé de recyclage d'un article à base d'au moins un polymère du chlorure de vinyle, selon lequel : (a) l'article est déchiqueté en fragments d'une dimension moyenne de 1 cm à 50 cm au cas où il excéderait ces dimensions ; (b) les fragments d'article, secs, sont mis en contact avec un solvant capable de dissoudre le polymère, substantiellement anhydre, formant avec l'eau un azéotrope (MEK de préférence); (c) on provoque la précipitation du polymère dissous dans le solvant par injection de vapeur d'eau dans la solution ainsi obtenue, ce qui provoque en outre l'entraînement de l'azéotrope solvant-eau et laisse ainsi subsister un mélange essentiellement constitué d'eau et de particules solides de polymère; (d) on recueille les particules de polymère.Thus, various processes for recycling plastics based on dissolution using organic solvents have been proposed. The patent application EP 945481 in the name of the applicant proposes for example a recycling process of an article based on at least one vinyl chloride polymer, according to which: (a) the article is shredded into fragments of an average dimension of 1 cm to 50 cm in case it exceeds these dimensions; (b) the dry article fragments are contacted with a solvent capable of dissolving the substantially anhydrous polymer, forming with water azeotrope (MEK preferably); (c) the precipitation of the polymer dissolved in the solvent is caused by the injection of water vapor into the solution thus obtained, which further causes the entrainment of the solvent-water azeotrope and thus leaves a mixture consisting essentially of water and solid particles of polymer; (d) the polymer particles are collected.

Un tel procédé comprend généralement également au moins une des étapes suivantes : al : les fragments d'articles sont alimentés d'un silo de stockage vers un dissolveur - 2 - b1 : la solution de polymère est alimentée du dissolveur vers un filtre primaire séparant les insolubles de grande taille (typiquement des renforts ou accessoires ayant au moins une dimension > 150 ùm) de la solution de polymère b2 : les insolubles sont de préférence traités pour en ôter les traces de polymère et de solvant résiduaire, ce qui peut se faire par stripping à la vapeur b3 : la solution de polymère est envoyée vers un précipiteur moyennant passage préalable dans un décanteur centrifuge pour en ôter les insolubles de plus petite taille cl : les particules de polymère issues du précipiteur sont séparées de l'eau et amenées vers un sécheur à l'aide d'une pompe. Selon le type d'insolubles contenu dans l'article à recycler, il peut être intéressant d'opérer les étapes b, bl, b2 et b3 dans un même réacteur, qui est alors un dissolveur-filtre. La demande EP 2276801 au nom de la demanderesse, dont le contenu est introduit par référence dans la présente demande, décrit un procédé utilisant un tel appareil pour des articles comprenant des fibres. Ce procédé consiste à d'abord découper l'article en fragments qui sont dissous dans un solvant; à récupérer les fibres de la solution; à les laver avec du solvant; et enfin, à leur appliquer un stripping à la vapeur. De préférence, toutes ces étapes sont effectuées dans le dissolveur-filtre susmentionné. Et pour l'étape de lavage du filtre, du solvant chaud est généralement utilisé, solvant qui après ledit lavage est de préférence stocké dans un réservoir tampon pour pouvoir être ré-utilisé pour la dissolution au batch suivant. Dans un tel procédé, le solvant utilisé tant pour la dissolution que pour le lavage est généralement chauffé à l'aide d'un échangeur de chaleur utilisant de préférence la vapeur disponible sur le site. Cet échangeur a toutefois tendance à se boucher par des (fragments de) fibres en cours d'utilisation. De même, le milieu filtrant utilisé pour retenir les fibres dans le fond du dissolveur-filtre après dissolution, a également tendance à se boucher en cours d'utilisation mais cette fois avec du PVC qui a tendance à précipiter dans cette zone où la température est souvent trop basse. Or, une injection directe de vapeur n'y est pas possible sous peine de précipiter la matière plastique. La demanderesse a dès lors eu l'idée de recourir à une double enveloppe sur ces éléments de sorte à ce qu'ils puissent être chauffés par injection de vapeur dans ladite double-enveloppe.Such a method generally also comprises at least one of the following steps: a: the fragments of articles are fed from a storage silo to a dissolver - 2 - b1: the polymer solution is fed from the dissolver to a primary filter separating the large insolubles (typically reinforcements or accessories having at least a dimension> 150 μm) of the polymer solution b2: the insolubles are preferably treated to remove traces of polymer and residual solvent, which can be done by stripping with steam b3: the polymer solution is sent to a precipitator by prior passage in a centrifugal decanter to remove insoluble smaller size cl: the polymer particles from the precipitator are separated from the water and brought to a dryer using a pump. Depending on the type of insoluble content in the article to be recycled, it may be advantageous to operate the steps b, bl, b2 and b3 in the same reactor, which is then a dissolver-filter. The application EP 2276801 in the name of the applicant, the content of which is introduced by reference in the present application, describes a method using such an apparatus for articles comprising fibers. This process consists of first cutting the article into fragments which are dissolved in a solvent; recovering the fibers of the solution; wash them with solvent; and lastly, to steam stripping them. Preferably, all these steps are performed in the aforementioned dissolver-filter. And for the filter washing step, hot solvent is generally used, which solvent after said washing is preferably stored in a buffer tank to be reused for dissolution in the next batch. In such a process, the solvent used for both dissolving and washing is generally heated by means of a heat exchanger preferably using the available steam at the site. This exchanger, however, tends to clog up with (fragments of) fibers in use. Similarly, the filter medium used to retain the fibers in the bottom of the dissolver-filter after dissolution, also tends to clog in use but this time with PVC that tends to precipitate in this area where the temperature is often too low. However, a direct injection of steam is not possible under penalty of precipitating the plastic material. The applicant therefore had the idea of using a double envelope on these elements so that they can be heated by injection of steam in said double-envelope.

Par conséquent, la présente invention un procédé batch pour le recyclage d'articles en matière plastique contenant des fibres, selon lequel : - 3 - - (des fragments de) ces articles sont dissous dans un solvant pour la matière plastique à l'intérieur d'un dissolveur-filtre comprenant une enceinte fermée et un filtre - la solution ainsi obtenue est éliminée de l'enceinte tandis que les fibres sont retenues sur le filtre - les fibres sont lavées à l'aide de solvant frais et la solution de lavage ainsi obtenue est stockée dans un réservoir tampon pour pouvoir être utilisée à la dissolution d'un batch suivant caractérisé en ce que le dissolveur-filtre et/ou le réservoir tampon est équipé d'une double enveloppe. La matière plastique concernée par la présente invention peut être de toute nature. Il peut s'agir d'un polymère apolaire, tel qu'un polymère de l'éthylène (PE) ou du propylène (PP) ; les polymères du styrène tels que le PS (polystyrène) l'ABS (terpolymère acrylonitrile-butadiène-styrène). Il peut également s'agir d'un polymère polaire tel qu'un polymère du chlorure de vinyle (PVC) ou du chlorure de vinylidène (PVDC), ou un copolymère d'éthylène et d'alcool polyvinylique (EVOH). Il peut également s'agir d'un mélange de telles matières plastiques. De bons résultats ont été obtenus avec le PVC. Par PVC, on entend désigner tout homo- ou copolymère contenant au moins 50 % en poids de chlorure de vinyle.Therefore, the present invention is a batch process for the recycling of fiber-containing plastic articles, wherein: (fragments of) these articles are dissolved in a solvent for the plastics material within a dissolver-filter comprising a closed chamber and a filter - the solution thus obtained is removed from the chamber while the fibers are retained on the filter - the fibers are washed with fresh solvent and the washing solution as well obtained is stored in a buffer tank to be used for the dissolution of a next batch characterized in that the dissolver-filter and / or the buffer tank is equipped with a double envelope. The plastics material of the present invention may be of any kind. It may be an apolar polymer, such as a polymer of ethylene (PE) or propylene (PP); styrene polymers such as PS (polystyrene) ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer). It may also be a polar polymer such as a polymer of vinyl chloride (PVC) or vinylidene chloride (PVDC), or a copolymer of ethylene and polyvinyl alcohol (EVOH). It can also be a mixture of such plastics. Good results have been obtained with PVC. By PVC is meant any homo- or copolymer containing at least 50% by weight of vinyl chloride.

Selon l'invention, la matière plastique se présente sous la forme de fragments généralement obtenus à partir d'articles solides (sous la forme de tuyaux souples ou rigides, de récipients, de feuilles pour le revêtement des sols, de bâches, de châssis de fenêtres, de gaines d'isolation de câbles électriques, etc.) comprenant un ou plusieurs additifs usuels tels que par exemple plastifiants, stabilisants, antioxydants, agents ignifugeants, pigments, matières de charge, etc., y compris des fibres de renforcement. Ces fibres peuvent être de toute nature, naturelles ou synthétiques ; elles peuvent notamment être des fibres de verre, de cellulose ou de matière plastique, telles que des fibres de polyester et en particulier, de fibres de polyéthylène-téréphtalate (PET). Ces additifs sont généralement insolubles dans le solvant. L'invention donne de bons résultats avec des fragments contenant des fibres, en particulier des fibres de PET tels que ceux issus de la découpe de bâches et de préférence, de bâches à base de fibres de PET enduites de PVC. Le solvant pour dissoudre la matière plastique est de préférence sélectionné parmi les liquides ayant un paramètre de solubilité (dont une définition et des valeurs expérimentales figurent dans "Properties of Polymers", - 4 - D.W. Van Krevelen, Edition de 1990, pp.200-202, ainsi que dans "Polymer Handbook", J. Brandrup and E.H. Immergut, Editors, Second Edition, p.IV-337 à IV-359) voisin du paramètre de solubilité de la matière plastique à dissoudre et/ou présentant des interactions fortes avec celui-ci (liens hydrogènes par exemple).According to the invention, the plastic material is in the form of fragments generally obtained from solid articles (in the form of flexible or rigid pipes, containers, sheets for covering floors, tarpaulins, windows, electrical cable insulation sleeves, etc.) comprising one or more conventional additives such as, for example, plasticizers, stabilizers, antioxidants, flame retardants, pigments, fillers, etc., including reinforcing fibers. These fibers can be of any nature, natural or synthetic; they may in particular be glass, cellulose or plastic fibers, such as polyester fibers and in particular polyethylene terephthalate (PET) fibers. These additives are generally insoluble in the solvent. The invention gives good results with fragments containing fibers, in particular PET fibers such as those resulting from the cutting of tarpaulins and preferably, tarpaulins based on PET fibers coated with PVC. The solvent for dissolving the plastic is preferably selected from liquids having a solubility parameter (a definition and experimental values of which appear in "Properties of Polymers", DW Van Krevelen, 1990 edition, pp. 202, as well as in "Polymer Handbook", J. Brandrup and EH Immergut, Editors, Second Edition, pp. IV-337 to IV-359), which is close to the solubility parameter of the plastic material to be dissolved and / or exhibiting strong interactions. with this one (hydrogen bonds for example).

Le terme « voisin » équivaut généralement à « ne s'écartant pas de plus de 6 unités ». Il s'agit en général d'un solvant organique, de préférence polaire tel que la MEK (méthyl éthyl cétone), qui donne de bons résultats avec de nombreux polymères et en particulier, avec les polymères halogénés tels que le PVC. Il est entendu que par solvant, on entend aussi bien des substances simples que des mélanges de substances. En particulier, dans le cas d'un procédé de recyclage travaillant en continu et/ou en boucle fermé, le solvant peut être un flux de liquide recyclé et peut contenir une certaine quantité de non solvant. Généralement, la solution de matière plastique éliminée de l'enceinte est traitée pour en récupérer ladite matière plastique, généralement par addition d'un non solvant et/ou diminution de température et/ou de pression. De préférence, un non solvant est utilisé. Le non solvant utilisé dans le procédé selon cette variante de l'invention présente en général un paramètre de solubilité différent de celui du polymère à récupérer et ne présentant pas d'interaction forte avec lui. Le terme « différent » signifie généralement que la différence entre les paramètres de solubilité du non solvant et du polymère excède 4, voire 6 unités. Un non solvant qui convient bien (car présentant un paramètre de solubilité fort différent de celui de la plupart des polymères et étant avantageux d'un point de vue environnemental) est l'eau, en particulier quand le polymère à récupérer est une résine ABS, un polymère du styrène ou le PVC. Par ailleurs, de nombreux déchets de matière plastique contiennent une quantité non négligeable d'eau qui va donc se retrouver également dans le milieu et donc, de ce point de vue, le choix de l'eau comme non solvant est également judicieux. De préférence, lorsque le solvant présente un azéotrope avec l'eau, cette eau est injectée sous forme de vapeur et procède à l'entraînement de l'azéotrope solvant-eau et laisse ainsi subsister un mélange essentiellement constitué d'eau et de particules solides de polymère, comme décrit dans la demande EP 945481 susmentionnée. La variante selon laquelle le non solvant est de la vapeur d'eau est particulièrement avantageuse dans le cadre de l'invention dès lors que la présence de vapeur sur le site de production permet à la fois d'assurer le chauffage de la double enveloppe et de précipiter la matière plastique. - 5 - Selon l'invention, alors que la solution de matière plastique est éliminée de l'enceinte du dissolveur-filtre, les fibres sont elles retenues sur le filtre. Elles contiennent généralement des résidus de solution en une quantité de l'ordre des % en poids, voire des 10aines de %. Selon l'invention, elles sont lavées avec du solvant « frais » (exempt de matière plastique), de préférence par mise en suspension dans celui-ci et en agitant ladite suspension et/ou en faisant circuler du solvant à travers, comme décrit dans la demande EP 2276801 susmentionnée. Selon l'invention, la solution de lavage qui en résulte est stockée dans un réservoir dit « tampon » pour pouvoir être ré-utilisée dans le batch suivant pour dissoudre des (fragments d') articles. Selon l'invention, le dissolveur-filtre et/ou le réservoir tampon est équipé d'une double enveloppe qui a pour but de permettre le chauffage par apport calorifique, de préférence par injection d'un fluide caloporteur (vapeur d'eau de préférence) dans ladite double-enveloppe.The term "neighbor" is generally equivalent to "not deviating more than 6 units". It is generally an organic solvent, preferably polar such as MEK (methyl ethyl ketone), which gives good results with many polymers and in particular with halogenated polymers such as PVC. It is understood that by solvent is meant both simple substances and mixtures of substances. In particular, in the case of a continuous and / or closed loop recycling process, the solvent may be a recycled liquid stream and may contain a certain amount of non-solvent. Generally, the plastic solution removed from the enclosure is treated to recover said plastic material, generally by addition of a nonsolvent and / or decrease in temperature and / or pressure. Preferably, a non-solvent is used. The non-solvent used in the process according to this variant of the invention generally has a solubility parameter which is different from that of the polymer to be recovered and does not have a strong interaction with it. The term "different" generally means that the difference between the solubility parameters of the non-solvent and the polymer exceeds 4 or even 6 units. A nonsolvent which is suitable (since it has a solubility parameter which is very different from that of most polymers and which is advantageous from an environmental point of view) is water, in particular when the polymer to be recovered is an ABS resin. a styrene polymer or PVC. Moreover, many plastic waste contains a significant amount of water which will therefore also be found in the environment and therefore, from this point of view, the choice of water as a non-solvent is also wise. Preferably, when the solvent has an azeotrope with water, this water is injected in the form of steam and carries out the solvent-water azeotrope and thus leaves a mixture consisting essentially of water and solid particles. of polymer as described in the aforementioned EP 945481. The variant according to which the non-solvent is water vapor is particularly advantageous in the context of the invention since the presence of steam at the production site makes it possible both to heat the jacket and to to precipitate the plastic material. According to the invention, while the plastic solution is removed from the dissolver-filter enclosure, the fibers are retained on the filter. They generally contain solution residues in an amount of about 1% by weight, or even 10%%. According to the invention, they are washed with "fresh" (plastic-free) solvent, preferably by suspending therein and stirring said suspension and / or circulating solvent therethrough, as described in EP 2276801 mentioned above. According to the invention, the resulting washing solution is stored in a reservoir called "buffer" to be reused in the next batch to dissolve (fragments of) articles. According to the invention, the dissolver-filter and / or the buffer tank is equipped with a double jacket which is intended to allow heating by heat input, preferably by injection of a heat transfer fluid (water vapor preferably ) in said double jacket.

Par « double enveloppe », on entend une paroi en forme de calotte définissant un volume interne séparé de celui de l'enceinte du dissolveur-filtre ou du réservoir tampon et qui ne communique pas avec lui. Généralement, ce volume est externe à celui de l'enceinte et entoure au moins une partie de celle-ci.By "double jacket" means a cap-shaped wall defining an internal volume separate from that of the filter-dissolver or the buffer tank and which does not communicate with it. Generally, this volume is external to that of the enclosure and surrounds at least a portion thereof.

Claims

CLAIMS 1 - Batch process for the recycling of fiber-containing plastic articles, according to which: - (fragments of) these articles are dissolved in a solvent for the plastic material inside a dissolver-filter comprising an enclosure closed and a filter - the solution thus obtained is removed from the enclosure while the fibers are retained on the filter - the fibers are washed with fresh solvent and the washing solution thus obtained is stored in a buffer tank to be used in the dissolution of a next batch characterized in that the dissolver-filter and / or the buffer tank is equipped with a double envelope.

2 - Process according to claim 1, wherein the plastic material is a polymer of vinyl chloride (PVC). 15

3 - Process according to claim 1 or 2, wherein the articles are tarpaulins.

4 - Process according to claim 3, wherein the tarpaulins are based on PET fibers coated with PVC. A process according to any one of the preceding claims, wherein the solvent is MEK (methyl ethyl ketone). 6 - Process according to any one of the preceding claims, wherein the plastic solution removed from the enclosure is treated to recover said plastic material. 7. The process of claim 6 wherein a non-solvent is used to precipitate the plastic material. 8 - Process according to claim 7, wherein the non-solvent is water vapor. 9 - Process according to any one of the preceding claims, wherein the jacket allows heating by means of steam injection. of water within it.